远距离高稳定光纤频率传递技术研究

针对卫星导航系统对高稳定、远距离频率信号传递需求,对光纤频率传递技术原理进行了简要介绍,设计了基于电子相位补偿原理的光纤频率传递系统,并进行了实验验证。实验结果表明,通过单纤双向往返传输的相位补偿方案,实现了100 km光纤频率传递链路相位噪声的实时补偿,频率稳定度为1.13×10~(-14)@1 s,2.19×10~(-17)@10~(4 )s,抵消了光纤链路所处环境温度变化引入的附加相位噪声。     

基于模拟移相补偿的长距离光纤频率传输

为实现频率信号在长距离光纤上的高精度传输,设计了一个纯电的相位补偿系统,其补偿速度较快,范围较大,且便于模块化。该系统主要利用两次模拟移相抵消返回信号中所引入的双程相位抖动来进行补偿,结构简单,易于调试。通过引入数字信号处理和比例积分微分(PID)控制算法,可以提高系统的补偿精度和工作稳定性。最后,利用该系统在100 km的实验室光纤上进行100 MHz频率信号的传输实验,得到的频率稳定度为3.9×10-14/s和1.1×10-16/4000 s,证明了此方法在长距离光纤频率传输中的可行性,为导航、航天以及空间探测等领域中远距离站点的协同工作,提供频率同步支持。     

基于光纤干涉仪条纹计数法的光纤稳相传输技术

传输光纤受环境温度变化和振动的影响,会造成射频光频率信号相位漂移,导致时频传输精度下降.为了降低光纤相位漂移对传输系统的影响,采用基于光纤干涉仪条纹计数法的光纤稳相传输技术,进行了光纤相位漂移检测和相位补偿实验验证.实验结果表明:168 m传输光纤28 h自然相位漂移了32.3 ps,采用压电陶瓷和温控光纤协同相位补偿...     

基于电子相位补偿的光纤频率传递技术

针对远距离光纤频率直接传递由机械应力引入的相位噪声,分析了机械应力对频率传递性能的影响,设计了基于电子相位补偿的光纤频率传递方案,进行了光缆晃动模拟试验,并在实际架空光缆上进行试验,补偿了大部分由光缆环境变化引起的相位抖动,时钟源输出相位噪声为-120 dBc/Hz@1 Hz的10 MHz频率信号,经过基于电子相位补偿光纤频率传递系统后相位噪声达-111 dBc/Hz@1 Hz,与未进行电子相位补偿光纤频率传递相比相位噪声提高12 dB,实现10 MHz频率信号高质量传输。     

高稳定性RoF系统的快速相位误差校正方法研究

研究了远程光载无线通信(RoF)系统中相位误差形成的原因,采用具有快速响应(QR)能力的反馈系统校正光纤传输延迟.振动条件下,采用双外差相位误差传递检测对快速相位噪声校正能力进行评价.仿真结果表明,该系统能有效抑制300Hz带宽内的相位噪声,快速补偿了传输延时,可获得长期稳定性,具有一定的应用价值.     

射频信号光纤延时的幅相特性研究

光纤传输具有大带宽、低损耗的特点,射频信号的光延时系统在雷达等电子信息系统中得到了广泛 应用。采用射频光纤延时技术来延时射频信号时,射频信号的幅度和相位会发生改变。频率越高、延时时间越长, 幅相变化就越大,其中相位变化尤为突出。文中阐述了这些变化产生的原因和导致的效果。幅度的变化,主要是光 纤传输损耗和色散导致的射频信号功率衰落而引起的;相位的变化,主要是激光器和光纤所处的环境温度变化以及 光纤自身损耗发热而引起的。在外部温度环境变化时,射频信号的相位会发生很大的飘移;即使在恒温条件下,相 位漂移依然较大,这会造成雷达相参等下降,降低雷达对微弱信号的检测能力,应该引起足够重视。     

星地链路空间光至单模光纤耦合效率补偿特性研究

在入射光瞳面处针对星地激光链路中空间光至单模光纤耦合效率补偿特性进行了研究,依据星地下行链路特点,对星地下行链路光纤耦合效率模型进行分析。在此基础上,利用基于单模光纤后向传输模场为加权函数的加权孔径正交多项式,建立光纤耦合接收系统波前相位模式补偿理论模型,运用该理论模型,通过数值模拟对波前相位进行模式补偿,给出波前相位模式补偿下平均光纤耦合效率与接收孔径尺寸和相位补偿项数的变化关系,以及典型接收孔径下采取一定项数的波前相位补偿后光纤耦合效率概率分布,为基于光纤耦合接收方式的星地激光通信链路波前补偿系统设计提供一定理论参考。     

低相干光干涉法延时测量中的误差分析

低相干光干涉法通过测量宽谱光通过待测器件之后的相位变化得到其相对延时量。采集宽谱光时域干涉数据,利用傅里叶变换提取出频域相位信息后再进行相位展开、多项式拟合处理,所得相位曲线对频率求导可得待测延时曲线。延时测量误差来源于干涉信号强度误差和纯相位误差。理论分析和仿真计算表明,延时误差与相位误差成正比;强度噪声引起的相位误差与噪声强度成正比,且该类噪声可通过曲线拟合算法得到有效抑制。实验表明,温度等环境因素引起的纯相位误差是延时测量误差的主要因素。实验上,对约19 m光子晶体光纤于1540~1560 nm波段的相对延时进行了测量,达到了0.14 ps的精度。     

100 Gbit/s级联交错相位调制码型信号的传输性能

介绍了一种应用于100 Gbit/s传输系统的新型光信号调制码型--交错差分相位调制码(SDPSK).该码型的解调仅通过一个1 bit延时的马赫曾德尔延时干涉仪和一个平衡接收机即可实现.与传统的4种级联相位调制码型进行长距离传输特性比较后证明:基于NRZ码和50%占空比RZ码的SDPSK码与相同包络的DPSK码具有几乎相同的色散容限和一阶偏振模色散容限;与有相同包络的DPSK信号和差分四相相移键控码(DQPSK)信号相比,基于NRZ码和RZ码的SDPSK信号具有更高的抵抗非线性负面效应的能力:经过90 km普通单模光纤传输并采用16 km色散补偿光纤进行后置色散补偿后,通过带宽值大于125 GHz的三阶高斯滤波器检测光信号,RZ-SDPSK信号的接收性能最佳.     

载波包络相位稳定的6 fs超快强激光脉冲及其在高次谐波产生中的应用

脉冲宽度40 fs,功率1.1 W的载波包络相位(CEP)稳定的飞秒激光脉冲在充氩气的空芯光纤内由于自相位调制频谱展宽,通过啁啾镜和斜劈补偿色散,最终可获得脉冲宽度为6 fs的载波包络相位稳定的强激光脉冲.将之应用到高次谐波实验中得到了脉冲宽度为500 as的单个阿秒脉冲.     

25km光纤链路高精度频率传输实验研究

分析了影响光纤频率传输精度的主要因素,设计并 实现了一种新的基于锁相环(PLL)补偿的双向异频传输方案。首先,为了 确定光纤链路引入的不稳定性,设计了恒温条件下链路稳定性测试方案,通过光电联合测试 得出了链路传输指标;然后,结 合环境温度及PLL对光纤频率传输的影响,设计了环境温度影响下链路时延稳定性测 试方案,并搭建了实验平台;最后, 进行了光纤传输实验,分析了环境温度和阻尼系数变化对传输性能的影响。结果表明,由于 PLL的有效补偿,10MHz高 精度原子钟频率信号经过25km的光纤传输后仍能保持很高的稳定性;本文方案下的链路时 延抖动在环境温度慢变时可以稳定在0.5ns以内,显著降低了实际光 纤应用中传输时延的不稳定性。     

基于可调谐激光器的光纤光栅高速解调的时延误差补偿方法

基于可调谐激光器的光纤光栅(fiber Bragg grating, FBG)解调仪用于FBG传感器的远距离、高速测量时,光传输时延会导致显著的波长解调误差。本文设计了一种补偿光传输时延导致的FBG解调误差的方法,可调谐激光器在工作光频率范围内进行高线性度的正向、反向扫描,利用正向、反向扫描过程中的光电探测信号的FBG反射峰差异,对光传输时延导致的波长解调误差进行补偿。试验结果表明,在50 kHz解调频率和100 m连接光纤长度条件下,将光传输时延导致的波长解调误差由2 nm降低到小于10pm。     

光纤技术在雷达系统中的应用

列举了光电子技术在现代雷达中的应用，并重点介绍光纤技术在相控阵雷达中的应用，指出了设计光纤传输系统的关键是设计合适的光纤传输适配器和使各路数据信号同时到达。针对相控阵雷达，具体介绍了子阵适配器和处理机适配器以及多路信号不同路径传输后的延时设计。该系统采用模块化的光纤传输适配器，可实现数据的实时传输和控制，并具有可扩展性，同时文中还介绍了一种较为实用和简单的方法，来解决光纤传输相控阵雷达系统同步信号的问题。该系统在实验过程中工作良好，在相控阵雷达系统中具有很大的工程意义。     

高海拔地区超长距无中继光传输系统应用研究

本文针对青海玉树高海拔地区超长距无中继光纤通信传输系统进行研究,通过分析超长距光传输系统受限因素及关键技术,采用超低损耗光缆、掺铒光纤放大器、光纤拉曼放大器、色散补偿模块、前向纠错编码等先进技术,实现了超长距无中继光传输,解决了玉树联网工程中348 km的超长距通信难题,为电网安全稳定运行提供了可靠的通信通道。     

10 GHz超低抖动光短脉冲源

报道了一种新型的重复频率为10 GHz,脉宽为5.3 ps,抖动为184 fs的高稳定光短脉冲源.将大信号调制半导体激光器产生的10 GHz光脉冲,先送入LiNbO3电光相位调制器增强负啁啾,并使光谱进一步展宽,再通过色散补偿光纤(DCF)压缩脉冲啁啾,可得到光短脉冲.由于大信号调制激光器输出的光脉冲本身具有负啁啾,而通过相位调制器的光脉冲在不同的时间间隔内既有正啁啾也有负啁啾,通过适当调整进入相位调制器的光脉冲时延,使其通过相位调制器后累加产生更大的负啁啾,再利用正色散光纤压缩啁啾,从而得到低抖动且无基座的光短脉冲.     

基于光纤差分相移键控的色散补偿方案的研究

为了研究光差分相移键控(DPSK)调制格式在光纤高速传输系统中的色散补偿, 利用色散补偿光纤(DCF)的色散补偿原理, 对40Gbit/s光纤传输系统进行色散补偿, 分析了40Gbit/s单通道光纤传输系统中3种DPSK调制格式信号的频谱特性; 仿真了3种码型的色散容忍度以及3种调制格式在考虑光纤的非线性下的色散补偿方案。结果表明, 光非归零码差分相移键控(NRZ-DPSK)信号具有最好的色散容忍度, 但其受非线性的影响比较大; 33%归零码差分相移键控(33%RZ-DPSK)信号的色散容忍度差, 但其色散补偿后的效果优于NRZ-DPSK; 而载波抑制归零码差分相移键控信号对色散和非线性效应都有较好的抑制; 3种DPSK调制格式均在对称补偿2方案中色散补偿的效果最佳。此仿真研究对光DPSK信号在光纤中的色散补偿具有参考意义。     

Compression of periodic optical pulses using temporal fractional Talbot effect

Recently, a novel method for compression of periodic optical pulses based on a superposition of replicated and time-delayed original pulse trains was proposed. In this paper, we experimentally demonstrate that the phase shift of these replicas, as occurs in the temporal fractional Talbot effect, leads to compression without repetition-rate multiplication, which is inherent in the previous method. Simple and compact devices based on fiber Bragg gratings or fiber/or waveguide splitters/combiners, used for implementation of the present method can be considered as an equivalent of dispersive delay lines for periodic optical pulses. The proposed devices will also be available, for instance, for pulse generation, pulse-chirp compensation, temporal imaging, and real-time spectrum analysis for periodic optical pulses.     

一种基于波分复用技术的频率传输远端补偿新方案

为解决光纤频率传输系统大规模组网带来的中心设备复杂、工作负荷大和可靠性低等问题,提出了一种相位波动在远端自主补偿的频率传输新方法.该方法采用波分复用技术,将信号通过双支路传输至远端,通过鉴相、相关计算实现相位波动的高精度测量,通过电学移相实现高精度补偿.理论仿真验证了该方法的有效性.在传输频率为10 MHz、通信窗口分别为1310和1550 nm、光纤链路长度为25 km的仿真测试中,远端信号的同步精度达到0.22 mrad.     

WDM+EDFA+DCF光纤传输系统中色散补偿方案的分析

由于在ＷＤＭ＋ＥＤＦＡ光纤传输系统中使用常规单模光纤（ＳＭＦ）在１５５０ｎｍ窗口的大色散限制了传输距离,采用色散补偿光纤（ＤＣＦ）进行色散补偿是上前一种较为理想的方法。本文基于光纤ＷＤＭ＋ＥＤＦＡ＋ＤＣＦ的长距离传输系统,讨论了ＤＣＦ色散补偿对光纤非线性效应交叉相位调制和四波混频（ＦＷＭ）的影响,提出了采用ＤＣＦ集总、后置、非完全补偿的色散补偿方案,这种方案可合系统具有更佳的传输性能。